JPH03505110A - 振動の分析によってボーリングを制御する装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ポーリングの機械的現象を聴覚及び／又は視覚的方法で表す装置と、 ポーリング操作プロセスにおける該装置の使用とに係わる。

ポーリング中に岩石の機械的特性を測定する方法及び該方法を実施するための装 置は、例えば仏国特許出願第１５８７３５０号によって知られている。

この公知の方法は、加速度計を用いてボーリングロッドの回転速度を検出し且つ 変形測量器（ゲージ）を用いてボーリングロッドへの振動応力に対応する信号を 読取ることにより、ボーリングツールの作用を受ける岩石の岩石学的特性を検知 することからなる。この方法では、前記信号をアナログ回路で処理すると、ツー ルの作用を受ける岩石の岩石学的特性を示す信号が得られる。

ポーリング中に岩石の岩石学的特性を測定する方法は、発明特許第１５９０３２ ７号の追加特許出願第９６６１７号によっても知られている。この公知の方法は 、泥水カラムの圧力を測定する圧力計によって供給された信号の成分を選択し、 且つこの信号を、ツールの回転とツールの作動エレメント配列の特徴を表す数と の積に等しい周波数を中心とする周波数帯域で選択することからなる。

しかしながら、これらの装置ではポーリングの展開に関する情報は得られない。

本発明の第１の目的は、信号処理の後で、例えばビット底部の捕捉、又は打ち込 みとそれに次ぐ壁へのビットの付着による弛緩、又はビットの歯の部分的破損、 又はビット底部の捕捉不備のような諸現象に係わる情報を得ることができる装置 を提供することにある。

本発明ではこの目的を達成すべく、ボーリングツールと切削される岩石との相互 作用の機械的現象を聴覚及び／又は視覚的方法で表す装置が、切羽面上のツール の振動を表す信号をケーシング上の一点で加速度計により採取する手段と、前記 信号を１０〜２００Ｈｚの周波数帯域でｒ波する手段とを含む。

本発明の別の特徴として、ｒ波された信号はヘッドホンに接続された聴覚増幅器 に送られる。

本発明の別の特徴として、Ｐ波された信号は棒グラフタイプの電気発光ダイオー ド式表示装置に送られる。

本発明の別の特徴としてＰ波手段は、周波数帯域の遮断周波数を構成すべく、二 次の高域能動フィルタの複数の同一タイプセルを二次の低域能動フィルタの複数 の同一タイプセルと選択的に直列接続したものからなる。

本発明の別の特徴として、坑底原動機の場合は周波数帯域が２０〜２００Ｈｚで ある。

本発明の別の特徴として、地表原動機の場合は周波数帯域が１Ｏ−１００Ｈｚで ある。

本発明の別の目的は、運搬が容易でありポーリング現場で使用できる簡単な構造 の装置を提供することにある。

この目的を達成すべく、本発明の装置は、電池によって検出器及び処理回路への 自動給電を行う手段を含む。

本発明の最後の目的は、ポーリング操作プロセスにおける本発明の装置の使用方 法を提供することにある。

この使用方法は、 一１０〜２００Ｈｚの周波数帯域に含まれるスペクトルを保持すべく、加速度計 から供給された信号をｒ波し、−Ｐ波された信号を面くか又は視覚化して、この 信号からポーリング操作に関する情報を得、 −前記ステップで得た情報から結論される必要な矯正措置を取ることからなる。

本発明の他の特徴及び利点は、以下の添付図面に基づく説明で明らかにされよう 。

添付図面中、第１図はポーリング設備に取付けられた本発明の装置全体を簡ｌに 示す説明図である。

第２図は、予増幅用電子回路の機能を簡単に示す説明図である。

第３図は本発明のＰ波回路を簡単に示す説明図である。

第４図は本発明の装置の正面図である。

第１図には、ポーリングの櫓を符号（１）で示し、固定滑車アセンブリ（３）を 担持する櫓上部を符号（２）で示した。滑車アセンブリ（３）はワイヤロープア センブリ（４）によって、可動滑車アセンブリ（５）を担持するブロックに接続 されている。このブロック（５）には、注入ヘッド（７）を支持するフック（６ ）が固定されている。この注入ヘッド（７）の上部は固定されているが下部は可 動性であり、軸受システムを介して回転する。注入用可撓管（８）は注入ヘッド （７）に接続されている一方で、区示してない泥水ポンプアセンブリにも接続さ れている。

ケーシングの回転駆動ロッド（９）は７面では正方形であり、以後は簡単に角形 ロッドと称する。このロッド（９）はロータリテーブル（１０）によって回転駆 動され、このロータリテーブル自体は図示してない原動機によって駆動される。

符号（１１〉はゲージング（１２）を挿入するための孔を簡単に示している。ケ ーシング（１２）は下部にボーリングツール（２０）を備えている。

前記注入ヘッドと角形ロッドとの間には測定装置（１３）が挿入されている。− 変形例として、この装置（１３）は注入ヘッド（７）に固定してもよい、この測 定袋ｆ　（１３）は、電子グレーダ（ｇｒａｃｌｅｕｒｓ　！１ｅｃｔｒｉｑｕ ｅｓ）を処理する装置（４５）にワイヤロープ（１４）を介して接続されている 。

前記測定装置は、前記ロッドの端部の加速変化をアナログ電気信号に変換する加 速度計（１４０）からなる、前記アナログ電気信号は第４図の処理装置（４５） で処理される。この処理装置は、第２図に示す増幅回路と、第３図に示す一波回 路と、一波された信号を新たに予増幅する回路（４７，４７０）とを含み、前記 信号はこの子増幅回路から一般的聴覚増幅器（４６）に送られて、そこで聞き取 り可能なように増幅される。

加速度計（１４０）によって供給された信号は増幅器の入力に送られる。この増 幅器の出力を入力にフィードバックするループの抵抗は、増幅器（４０４）の出 力と入力との間の抵抗（４００，４０１，４０２，４０３）の１つを選択的に接 続する回転接触子（４０）によって変えることができる。この増幅器（４０４） の出力側に配置された第２の増幅器（４１）は、そのフィードバックループ回路 内に可変抵抗（４１０）を含む、この可変抵抗は選択された増幅範囲内での微調 整を可能にする。増幅器（４１）の出力信号は第３図の一波回路の入力に送られ ると共に、ピーク検出回路（４２０）を介して第４図の表示器（４２）に送られ る。増幅器（４１）の出力信号は更に、整流回路（４３）及び積分回路（４４） を介して測定装置の出力（Ｓ２）に送られる。

この信号は、２つの二次低域能動フィルタセル（３１ａ、３１ｂ）とその後に続 く４つの二次高域能動フィルタセル（３２ｍ、３２ｂ。

３２ｃ、３２ｄ）と２つの二次低域能動フィルタ（３１ｃ、３１ｄ）とで構成さ れたフィルタアセンブリの入力（３０）に到達する。これらのフィルタは互いに 直列に接続されるが又は回転接触子（４９０，４９１）のボタンの位置に応じて 完全に又は部分的に短絡され得る。一波回路の出力（３３）は、第２図に示した ものと同じタイプの第２予増幅回路（４７，４７０，４８）の入力に送られる。

この第２予増幅回路は、増幅器（４７０）の出力から送出される出力信号を当業 者に良く知られた一般的構造の聴覚増幅回路（４６）に送り、その結果、本発明 の処理によって生じた信号、即ちポーリングの進行状態を伝える信号がレシーバ に供給される。

各二次低域フィルタセルはセル（３１ａ）と同様の構造を有し、示差増幅器（３ １３）の負入力に直列に接続された２つの抵抗（３１０，３１１）を含む、前記 示差増幅器の正入力は抵抗（３１２）を介して接地されている。

２つの抵抗（３１０，３１１）に共通の点はコンデンサ（３１６）を介して接地 される一方で、抵抗（３１５）を介して増幅器（３１３）の出力に接続されてい る。増幅器（３１３）の出方はコンデンサ（３１４）を介して該増幅器（３１３ ）の負入力にも接続されている。

各高域フィルタセルはセル（３２ａ）と同様に構成されており、示差増幅器（３ ２３）の負入力に接続された２つの直列コンデンサ（３２０，３２１）を含む、 前記示差増幅器の正入力は抵抗（３２２）を介して接地されている。

２つのコンデンサ（３２０，３２１）に共通の点は抵抗（３２６）を介して接地 される一方で、コンデンサ（３２５）を介して増幅器（３２３）の出力に接続さ れている。

増幅器＜３２３）の出力は抵抗（３２４）を介して該示差増幅器（３２３）の入 力にも接続されている。

このようにして一連のセル（３１ａ〜３１ｄ）及び（３２ｉ〜３２ｄ）で構成さ れたフィルタは、予増幅器から送られた信号を、回転接触子（４９０，４９１） のボタンが占める位置に応じて、１０〜２００ｈの周波数帯域で一波する。

例えば、ボタン（４９０）が（第４図の４９０ｄの）位置にある時は、対応する 接触子（第３図の４９００）が閉鎖されてセル（３２ｍ）の入力をセル（３２ｃ ｌ）の出力に接続し、高域セルアセンブリ（３２８〜３２ｄ）を！絡させる。

ボタン（４９０）が（第４図の４９０ｅの）位置にある時は、対応する接触子（ ４９０ｅ）が閉鎖されてセル（３２ａ）の入力をセル（３２ｃ）の出力に接続し 、セル（３２ａ〜３２ｄ）を短絡させて高域フィルタ（３２ｄ）を回路内に維持 する。このフィルタ（３２ｄ）は１０Ｈｚで遮断周波数が樹立されるように計算 された抵抗素子及び容量素子を有する。

ボタン（第４図の符号４９０）が（第４図の４９０ｂの）位置にある時は、対応 する接触子（第３図の４９０Ｂ＞が閉鎖されてセル（３２ａ）の入力をセル（３ ２ｂ）の出方に接続し、その結果セル（３２ｍ）及び（３２ｂ）が短絡される。

セル（３２ｅ）の抵抗素子及び容量素子は、直列に接続された２つのセル（３２ ｃ、３２ｄ）が２０Ｈ２の遮断周波数を有するように計算される。

ボタン（４９０）が（第４図の４９０ａの）位１にある時は、対応する接触子〈 ４９０＾）がセル（３２ｇ）の入力をその出力に接続する。

セル（３２ｂ）及び（３２ｄ）は直列に接続され、セル（３２ｂ）の抵抗素子及 び容量素子は直列接続された３つのセル全体の遮断周波数が３０Ｈｚで樹立され るように計算される。

最後に、ボタン（４９０）が位置（４９０ｇ）にある時は接触子は一つも閉鎖さ れず、４つのセル（３２ａ〜３２ｄ）が直列に接続される。セル（３２ａ）の抵 抗素子及び容量素子は直列に接続された４つのセル全体の遮断周波数が４０Ｈｚ になるように計算される。

また、ボタン（４９０）の操作によって、Ｐ波回路に導入される低域フィルタセ ルを選択することもできる。ボタン（４９０）が位置（４９１ａｂｃ）にある時 は、セル（３１ａ）の入力をセル（３１ｂ）の出力に接続する閉鎖接触子（４９ １＾Ｂ）によってセル（３１ａ）及び（３１ｂ）が短絡され、セル（３１ｅ）も セル（３１ｃ）の入力をその出力に接触子する閉鎖接触子（４９１Ｃ）によって 短絡される。セル（３１ｄ）の抵抗素子及び容ｊｉ素子は遮断周波数が２００１ （ｚ　Ｔ：樹立されるように計算される。

ボタン（４９１）が位置（４９１ａｂ）にある時は、セル（３１ａ）及びセル（ ３１ｂ）が接触子（４９１＾Ｂ）によって短絡される。セル（３１ｃ）の抵抗素 子及び容量素子は、２つの直列接続されたセル（３１ｃ　）及び（３１ｄ）から なるアセンブリの遮断周波数力Ｋ　１５０Ｈｚになるように計算される。

ボタン（４９１）が位置（４９１ａ）にある時は、接触子（４９１八）が閉鎖さ れてセル（３１ｍ）をその出力に直接接続する。セル（３１ｂ）の素子は、３つ のセル（３１ｂ、３１ｅ、３１ｄ）を直列に接続して形成したフィルタが１００ Ｈｚの遮断周波数を有するように計算される。

ボタン（４９１）が位！（４９１ｅ）にある時はいずれのセル（３１１〜３１ｄ ）も短絡されず、これらのセルのアセンブリが５０）１ｚの遮断周波数を有する 。

最後に、ボタン（４９０）が位ｉ！（４９１ａｂｅ）にある時は、接触子（４９ １＾Ｂ）及び（４９１ＣＤ）が閉鎖され、セル＜３１ａ）〜（３１ｄ）全体が短 絡される。

このようにしてｒ波された信号は、次いで第２予増幅器と聴覚増幅器とに送られ 、この聴覚増幅器が聴覚信号をヘッドホンに送る。聴取装置又は視覚化装置は電 池による自動給電手段を備えている。１０〜２００１１ｚの周波数帯域で送出さ れた信号は、ポーリング時に発生し得る異常を聴取によって検出せしめる。驚く べきことに、このようにしてｒ波した信号は、ポーリングに起因する他のノイズ 倭１え４ｆ泥水ノイズを総て除去し、ビ・ントと試錐孔との接触（こ対応するノ イズだけを保持することが判明した。当業者ｃ、ｔこのようにして、観察事項に 応じた適当な矯正措置を取ることカイできる。この方法を用いれば特に、ツール 底部の捕捉、又番よ・ソールが歯の破損に起因して非対称形を有して１）る力） 歪力・、あるいはツールが下降中に障害にぶつ力）って孔の底【こＷＱ達してい ないか否か、更には打ち込みとそれ（こ続く壁へのと・ントの付着による弛緩を 検出することができる。

試錐孔の底に設置される原動機につν）ては、周波数帯域を２０〜２００ｆｌｚ にすると最良の結果が得られることが判明した。逆に、地表原動機は１０〜１０ ０Ｈｚの周波数範囲で機能するのが好ましい０周波数範囲の選択はボタン（第４ 図の４９０．４９１）を用いて行われる。

本発明は前記実施例には限定されず、例え【ｆ第２予増幅器の出力側に配置され た聴覚増幅回路に代えて、棒グラフタイプの電気発光ダイオード式表示装置又は 棒グラフソフトウェアによるマイクロコンピュータモニタ上の表示システムを使 用することもできる。

当業者が想到し得る他の様々な変形も本発明の範囲内番こ含まれる。

５際調査報告 １１１１−〜−−―−・　　　λπ／ＦＲ９０１００２２０国際調査報告

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．ボーリングツールと切削される岩石との相互作用の機械的現象を聴覚及び／ 又は視覚的方法で表す装置であって、切羽面上のツールの振動を表す信号をケー シング上の一点で加速度計により採取する手段と、前記信号を１０〜２００Ｈｚ の周波数帯域でろ波する手段（４５、３１、３２）とを含むことを特徴とする装 置。
2. ２．坑底原動機の場合はろ波手段の周波数帯域が２０〜２００Ｈｚであることを 特徴とする請求項１に記載の装置。
3. ３．地表原動機の場合はろ波手段の周波数帯域が１０〜１００Ｈｚであることを 特徴とする請求項１に記載の装置。
4. ４．ろ波された信号が、ヘッドホンに接続された聴覚増幅器（４６）に送られる ようになっていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の装置 。
5. ５．電池によって加速度計及び処理回路（４０〜４９）への自動給電を行う手段 を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
6. ６．ろ波手段が、周波数帯域の遮断周波数を構成すべく、二次の高域能動フィル タの複数の同一タイプセル（３２ａ〜３２ｄ）を二次の低域能動フィルタの複数 の同一タイプセル（３１ａ〜３１ｄ）と選択的に直列接続したものからなること を特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
7. ７．高域フィルタセル及び低域フィルタセルが回転接触子（４９０、４９１）に よって夫々直列に接続されていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. ８．ろ波された信号が棒グラフタイプの電気発光ダイオード式表示装置に送られ るようになっていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の装 置。
9. ９．ボーリング操作プロセスにおける請求項１から８のいずれか一項に記載の装 置の使用方法であって、−１０〜２００Ｈｚの周波数帯域に含まれるスペクトル を保持すべく、加速度計から供給された信号をろ波し、−ろ波された信号を聴取 するか又は視覚化して、この信号からボーリング操作に関する情報を得、−前記 ステップで得た情報から結論される必要な矯正措置を取ることからなることを特 徴とする使用方法。